基于多尺度残差的生成对抗网络医学MRI影像超分辨率重建

针对医学MRI影像成像过程中由于噪声、成像技术等各种干扰因素引起的图像细节丢失、纹理不清晰等问题,提出了基于多尺度残差的生成对抗网络医学MRI影像超分辨率重建算法.首先,利用多尺度残差组改进网络中的残差块,局部残差特征聚合模块将残差组聚合在一起,实现残差特征的非局部使用,减少局部特征在网络传播过程中的丢失;其次,通过注意力机制获取对关键信息响应程度更高的通道和空间特征信息,进而提升重建图像的细节纹理效果;然后,将低分辨率图像的梯度图转化为高分辨率图像的梯度图辅助重建超分辨率图像;最后,将恢复后的梯度图集成到超分辨率分支中,为超分辨率重建提供结构先验信息,从而明确地指导高质量超分辨率图像生成.对比基于梯度引导的结构保留超分辨率算法(SPSR),本文所提算法在×2,×3,×4尺度下的峰值信噪比平均提高了0.72 dB,实验结果表明所提算法重建出的医学MRI影像纹理细节更加丰富、视觉效果更加逼真.     

基于多分辨率学习卷积神经网络的磁共振图像超分辨率重建

高分辨率磁共振图像对于医学诊断具有重要意义,本文提出一种多分辨率学习卷积神经网络,并应用于磁共振图像超分辨率。网络是一种新型深度残差网络,包含用于特征提取的残差单元、多分辨率上采样的反卷积层以及多分辨率学习层。设计的网络在低分辨率图像空间中实现图像超分辨率,采用多分辨率上采样实现多个残差单元信息融合并加速网络,多分辨率学习能够自适应地确定各分辨率上采样的高维特征图对磁共振图像超分辨重建的贡献度。实验表明,论文提出的方法能够很好地超分辨率重建磁共振图像,优于最新的深度学习方法。     

基于图卷积的3D骨架数据的双人交互行为识别

针对图卷积神经网络的双人交互行为识别方法存在交互语义信息表达不充分的问题,提出了一种新的双人交互时空图卷积神经网络（DHI-STGCN）用于行为识别的方法。该网络包含空间子网络模块和时间子网络模块。将基于交互动作视频获取的3D骨架数据生成一种双人交互动作的空间动作图用于空间信息的表示,图中根据关节点位置信息对双人之间的连接边赋予不同的权重。时间信息处理中,在构造的邻接矩阵中增加了上下文时间信息的联系,图中关节点与其一定时间范围内的节点增加连接。将生成的时空图数据送入空间图卷积网络模块,结合时间图卷积网络模块增强帧间运动特征连续性进行时序建模。该模型充分考虑了双人交互动作的紧密关系,具有较强的鲁棒性,获得了比现有模型更好的交互动作识别效果。     

基于膨胀卷积网络的端到端文档语义分割

本文采用膨胀卷积网络,实现端到端从文档图像中提取语义结构.膨胀卷积的优势在于提取多尺度上下文信息的同时,并不会损失空间分辨率.该模型使用带残差的膨胀卷积网络提取图像特征,并预测每个像素的类别标签.卷积部分作为特征提取器,能够获得多维度层级图像特征,反卷积部分输出全分辨率的语义预测结果.每个像素的概率值决定其语义类别标签...     

基于CT图像的超分辨率重构研究

医学CT图像的超分辨率重构研究具有较大的实用价值。针对CT图像由于设备等原因存在的细节模糊,边缘不清晰、感知质量差等问题,提出一种多次上下采样的深度方格卷积网络。通过上下采样的二维结构,拓宽网络宽度与深度,增强不同尺度信息的深层依赖关系,促进不同尺度下的信息交互,从而充分利用原始图像信息重构出更多的高分辨率细节信息。采用全局深度联结与局部残差相结合的方式,将浅层网络信息反馈至深层网络,实现全局网络信息共享,提高训练时浅层网络特征映射在深层网络中的利用率,突出深度网络训练优势。实验结果表明,通过峰值信噪比与结构相似性指数将本文模型的重构结果和当前最先进的模型结果进行比较,该模型能恢复出最优的高分辨率图像,同时得到较高的重构图像感知质量。     

基于图游走和图注意力的点云分类与分割

针对点云特征提取中远距离特征和局部几何结构信息欠缺的问题,提出了一种基于图游走和图注意力的点云分类与分割网络。首先,利用带有导向性的图游走算法,对点云全局特征补充额外的几何信息和远距离特征信息;其次,嵌入图注意力机制,使模型聚焦于点云的关键区域,提升网络的特征提取能力;最后,在初始点云中提取距离特征作为初始残差嵌入到网络中,避免网络过平滑。在ModelNet40数据集、ScanObjectNN数据集进行了点云分类实验,在ShapeNetPart数据集与Toronto-3D数据集上分别进行了点云部件分割与点云语义分割实验,实验结果表明：相较于基准网络DGCNN,分类精度分别提升了1.3百分点、5.6百分点;分割精度分别提升了1.2百分点、33.1百分点。通过在ModelNet40-C数据集上进行稳健性分析,验证了所提网络具有较强的鲁棒性。     

点云目标检测残差投票网络

高精度的三维目标检测是实现物体感知的关键技术,对自动驾驶、机器人控制等应用的落地具有重要意义.为提高三维目标检测的精度,对算法VoteNet改进,提出了一种基于残差网络的端到端的高精度三维点云目标检测网络ResVoteNet.具体来说,设计了适用于点云数据的残差网络骨架,提出了残差特征提取模块以及残差上采样模块,并集成...     

基于改进图卷积神经网络的航空行李特征感知

针对航空行李自动化码放处理需求下构型特征感知能力不足的问题,设计以PointNet++为基准,融入图卷积神经网络和自注意力机制的航空行李特征感知网络模型.在骨干网络的特征抽象层中引入局部空间注意力模块,提取航空行李点云中相邻点的关联空间结构特征,感知区域特征空间的内在联系.通过全局特征聚合模块学习行李点云局部特征间的相关性,自适应聚合航空行李局部特征,形成点云全局上下文信息.利用循环最大池化层回收特征降维中丢弃点的特征,在多个层次上收集航空行李的特征信息,在减少信息冗余的同时,保留强度鲜明的局部、全局特征激活.实验结果表明,航空行李分类的平均精度和整体精度分别为94.68%和96.32%,比PointNet++分别提高了6.53%和5.07%.该网络模型的航空行李特征感知性能优于现有的其他智能算法,能够为航空行李码放空间优化及控制提供准确、可靠、有效的输入.     

基于注意力与双通道网络的方面级情感分析

针对方面级情感分析任务不能充分兼顾句法全面性与语义关联性,且大多数研究中使用的图卷积仅考虑信息自上而下的传播,忽略了信息自下而上的聚合等问题,本文提出了基于注意力与双通道网络的情感分析模型.该模型在扩展依存表示的同时使用自注意力获取具有语义关联的信息矩阵,使用双通道网络结合全局句法与语义关联信息,双通道网络分别侧重于自上而下传播的语义特征与自下而上聚合的结构特征.通道内的图卷积输出会与信息矩阵进行交互注意力起到残差互补的作用,然后通过平均池化完成通道内的任务.最后将基于语义与基于结构的决策融合得到最终的情感分类特征.实验结果表明该模型在三个公开数据集上的准确率与F1值均有提升.     

基于边界点估计与稀疏卷积神经网络的三维点云语义分割

针对大规模点云具有稀疏性,传统点云方法提取上下文语义特征不够丰富,并且语义分割结果存在物体边界模糊的问题,提出基于边界点估计与稀疏卷积神经网络的三维点云语义分割算法,主要包括体素分支与点分支.对于体素分支,将原始点云进行体素化后经过稀疏卷积得到上下文语义特征;进行解体素化得到每个点的初始语义标签;将初始语义标签输入到边界点估计模块中得到可能的边界点.对于点分支,使用改进的动态图卷积模块提取点云局部几何特征;依次经过空间注意力模块与通道注意力模块增强局部特征;将点分支得到的局部几何特征与体素分支得到的上下文特征融合,增强点云特征的丰富性.本算法在S3DIS数据集和SemanticKITTI数据集上的语义分割精度分别达到69.5%和62.7%.实验结果表明,本研究算法能够提取到更丰富的点云特征,可以对物体的边界区域进行准确分割,具有较好的三维点云语义分割能力.     

基于多层次语义特征的建筑立面点云提取方法

建筑立面信息是指建筑物与外部空间接触面的空间分布及属性信息,如何从点云数据中提取建筑立面信息是点云数据处理中的热点和难点.为解决传统格网密度算法在建筑立面点云提取时评价标准单一、适应性不强的问题,综合分析建筑区各类典型地物点云的高程分布、投影密度、法向量分布等局部及整体空间特征,构建由点云单点语义、格网语义及区域语义组...     

基于两阶段区域生长法的肝内血管分割算法分析

为了在缺乏大量肝血管标注信息的情况下增强肝血管结构分割, 提出了局部-长距离-相邻信息融合模块, 并将其嵌入U-Net的编码阶段, 得到一种基于结构感知的肝血管分割网络。该模块有3个分支: 提取特征图局部信息的残差卷积模块, 利用自注意力机制提取特征图的全局信息的长距离提取模块, 以及利用相邻切片补充上下文信息的相邻信息提取模块。通过将以上3个分支模块的输出特征图进行融合, 可以有效提升网络的血管结构感知能力, 缓解2D网络无法表征血管立体走向与3D网络训练数据不足的问题。分别在MICCAI十项全能数据集中的肝血管与肿瘤数据集和三甲医院收集标注的自采肝血管数据集上进行了广泛的对比实验。结果表明, 与多种主流的分割算法相比, 该算法取得了最优的血管分割性能。所提出的方法在MICCAI数据集上Dice值达到64.04%, 在自采肝血管数据集上Dice值达到了72.07%。

     

基于多层级特征自适应融合的图像分割算法

为了解决传统算法对医学图像分割时精度较低的问题,提出基于多层级特征自适应融合的新型FRUnet图像分割算法.在编码器阶段,设计采样加权模块替代传统卷积层,对图像空间信息进行逐层提取和特征融合,获得相邻像素之间的相关性和不同层次的语义信息.在解码器阶段,设计多层级自适应融合模块,通过非线性跳跃连接逐层提取图像通道信息,自适应地融合邻近连接层的上下文信息,使各层专注不同特征信息的提取.FR-Unet在模型参数量上大幅度减少,让网络在场景部署上得到更好的支持.实验结果表明,该网络在动物细胞分割、肝脏器官分割、皮肤病变分割等众多任务中均表现突出.     

多层次特征融合与超图卷积的生成对抗壁画修复

针对现有深度学习图像修复方法在修复壁画时,存在特征利用率低及对上下文信息关注不足等问题,提出了一种多层次特征融合与超图卷积的生成对抗壁画修复模型。首先,设计金字塔特征提取层结构,利用金字塔特征分层对壁画进行多尺度层次特征提取,并采用混合空洞卷积单元扩大多层特征提取感受野,克服了单尺度卷积操作对于壁画特征提取能力不足的问题。然后,提出多分支短链融合层及门控机制融合多分支特征,将相邻分支间的特征信息进行融合,使融合后的壁画特征图中既有同分支的特征,又有相邻分支的特征,提高特征信息的利用率,并引入门控机制对特征进行选择融合,减少细节信息的丢失。接着,将融合特征通过ConvLSTM特征注意力,增强对壁画上下文信息的关注。最后,设计超图卷积壁画长程特征增强模块,通过在编码器和解码器的跳跃连接之间建立超图卷积层,利用超图卷积来捕获编码器的空间特征信息,将其迁移到解码器中,有助于解码器更好地生成壁画图像,加强特征的长程依赖关系,并与SN-PatchGAN判别网络对抗完成壁画修复。通过对人为添加破损和真实破损壁画图像进行数字化修复实验,结果可以发现：所提方法在PSNR和SSIM等客观评价指标均优于对比算法。多组实验结果表明：所提方法的对于破损壁画修复结果更加清晰自然。     

基于实例分割的复杂环境车道线检测方法

针对基于语义分割的车道线检测方法存在的特征表述模糊、语义信息利用率较低的问题,采用实例分割算法,提出基于改进混合任务级联（HTC）网络的车道线检测方法. 基于HTC网络模型,在主干网络中引入可变形卷积,提升主干网络对复杂环境中车道线特征的提取能力. 改进特征金字塔网络结构,在特征金字塔网络的基础上添加自底向上的低层特征传递路径,引入空洞卷积,在不损失车道线特征信息的情况下增加特征图感受野,利用低层特征中所包含的车道线的精确定位信息,提高车道线的检测精度. 实验结果表明,改进HTC网络模型可以实现车道线特征的鲁棒提取,在复杂道路环境中可以获得较好的检测性能,有效提高了车道线检测精度.     

管道漏磁图像的卷积核信息熵相似度约束方法

为了提高卷积神经网络中卷积核对管道漏磁图像的特征学习能力,提出一种基于信息熵相似度约束的卷积核优化方法.建立一种信息熵相似度约束规则,通过判定条件对权值相近或相似度过高的卷积核进行优化.搭建实验平台并建立样本数据库进行实验,该方法可优化其特征提取能力,得到具有区分目标和背景语义信息能力的优化卷积核.结果表明,优化卷积核对目标具有较强的特征提取能力,能提高网络分类准确率和工作效率,实验结果与理论分析具有很好的一致性.     

融合注意力机制的高效率网络车型识别

为了解决现有的车型识别算法对车型特征描述不充分的情况,提出融合注意力机制的高效率网络车型识别算法. 利用高效率网络中的复合缩放方式来平衡网络的深度、宽度和分辨率,将深度可分离卷积集成到基础特征提取模块中来提高模型准确率. 增加双通道的残差注意力机制来关注图片中的关键信息,获得含有更加丰富语义信息的特征图. 在网络的末端添加单独的softmax分类器,使用标签平滑正则化对损失函数进行处理,减小模型过拟合的问题. 在BIT-Vehicles数据集上进行实验,结果表明,提出方法的平均分类准确率为96.83%,较改进前的模型提高了1.11%,优于现有DCNN、Faster-CNN的改进算法,较Faster R-CNN提升了7.16%.     

无监督的三维模型簇对应关系协同计算

针对近似等距的非刚性变换的三维模型簇对应关系计算准确率不高的问题,提出采用无监督的三维模型簇对应关系协同计算的新方法.通过三维点云特征提取模块,获取将位置、细节信息更丰富的低维特征与语义信息更丰富的高维特征相融合后的特征.在无监督深度函数映射模块中,将提取到的融合特征转换为谱描述符,计算函数映射矩阵,对该矩阵施加加权正则化约束项,得到最优的函数映射矩阵.在模型簇对应关系协同计算模块中,结合循环一致性约束与函数映射理论,求解最优的目标函数,得到最优的模型簇对应关系.实验结果表明,所提算法在FAUST、SCAPE和TOSCA 3个数据集上所构建的模型簇对应关系测地误差均小于目前主流方法,映射结果更加平滑,对应关系更加准确,具有良好的泛化能力.